CN108732404A - 一种电流传感器及其多磁通平衡控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流传感器及其多磁通平衡控制电路，通过在电流传感器中采用包括激励磁通平衡模块和交直流磁通平衡模块的多磁通平衡控制电路，由激励磁通平衡模块根据检测到的干扰磁场产生激磁补偿磁场，激磁补偿磁场与干扰磁场相互叠加后的磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零；由交直流磁通平衡模块根据检测到的交流磁通信号和激磁模块输出的直流偏磁信号产生交直流补偿磁场，交直流补偿磁场、直流偏置磁场及交流磁场相互叠加后的磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零，从而消除了激磁模块产生的磁场干扰，且实现了对交流电流和直流电流的精准检测，提高了传感器的电流检测精度，降低了传感器的生产成本。

Description

一种电流传感器及其多磁通平衡控制电路

技术领域

本发明涉及电流检测领域，尤其涉及一种电流传感器及其多磁通平衡控制电路。

背景技术

电流传感器是一种能感知待测电流，将大电流或微电流转换成易于测量的小电流、电压信号并隔离输出模拟信号或数字信号的传感器。

现有的磁调制式电流传感器通常都包括激磁模块和直流磁通平衡模块。激磁模块用于产生目标激励磁场，以对穿过电流传感器的待测电流产生的直流偏置磁场进行检测，并输出与直流偏置磁场对应的直流偏磁信号；直流磁通平衡模块根据直流偏磁信号产生直流偏磁补偿磁场，对待测电流产生的直流偏置磁场进行补偿，进而实现对直流电流的检测。

然而，由于激磁模块整体对外不是零磁通状态，即激磁模块对外存在干扰磁场，因此会对直流磁通平衡模块产生的直流偏磁补偿磁场产生干扰，导致传感器的测量精度降低，甚至导致传感器无法正常工作。现有技术通过在传感器中增加磁屏蔽器来隔离激磁模块和直流磁通平衡模块的联系，但磁屏蔽器设计复杂，价格昂贵，使传感器的生产、组装变得非常复杂，成本增高，且也没有从根本上消除激磁模块磁通不平衡带来的影响。同时，现有的电流传感器仅能检测直流电流，无法对直流电流中存在的交流纹波分量或交流电流进行检测，导致传感器的检测精度降低，且无法实现较宽频带的电流检测。

综上可知，现有的电流传感器存在电流检测精度较低，结构复杂，成本较高，且无法实现宽频带电流检测的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电流传感器及其多磁通平衡控制电路，旨在解决现有的电流传感器所存在的电流检测精度较低，结构复杂，成本较高，且无法实现宽频带电流检测的问题。

本发明是这样实现的，一种电流传感器的多磁通平衡控制电路，与所述电流传感器的激磁模块连接；所述激磁模块包括激磁振荡器、与所述激磁振荡器连接的激磁单元以及与所述激磁单元连接的直流偏磁检测单元；所述激磁振荡器向所述激磁单元输出预设频率的交变电压信号，以激励所述激磁单元产生目标激励磁场，所述目标激励磁场用于对待测电路中的待测电流产生的直流偏置磁场进行检测，并通过所述直流偏磁检测单元输出与所述直流偏置磁场对应的直流偏磁信号；所述多磁通平衡控制电路包括激励磁通平衡模块和交直流磁通平衡模块；所述交直流磁通平衡模块与所述直流偏磁检测单元连接；

所述激励磁通平衡模块对所述激磁单元产生的干扰磁场进行检测，并根据检测到的第一检测信号生成激磁补偿信号，且根据所述激磁补偿信号在所述激磁模块的周围产生激磁补偿磁场，所述激磁补偿磁场与所述干扰磁场相互叠加，叠加后的第一叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零；

所述交直流磁通平衡模块对所述待测电流产生的交流磁场进行检测，并根据检测到的交流磁通信号生成交流磁通补偿信号；所述交直流磁通平衡模块还根据所述直流偏磁信号生成直流偏磁补偿信号，并根据所述交流磁通补偿信号和所述直流偏磁补偿信号生成目标交直流磁通补偿信号，且根据所述目标交直流磁通补偿信号在所述待测电路的周围产生交直流补偿磁场，所述交直流补偿磁场、所述直流偏置磁场及所述交流磁场相互叠加，叠加后的第二叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零。

本发明还提供了一种电流传感器，包括激磁模块，所述电流传感器还包括上述的多磁通平衡控制电路。

本发明通过在电流传感器中采用包括激励磁通平衡模块和交直流磁通平衡模块的多磁通平衡控制电路，由激励磁通平衡模块对激磁单元产生的干扰磁场进行检测，并根据检测到的第一检测信号生成激磁补偿信号，且根据激磁补偿信号在激磁模块的周围产生激磁补偿磁场，激磁补偿磁场与干扰磁场相互叠加，叠加后的第一叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零；交直流磁通平衡模块对待测电流产生的交流磁场进行检测，并根据检测到的交流磁通信号生成交流磁通补偿信号；交直流磁通平衡模块还根据直流偏磁信号生成直流偏磁补偿信号，并根据交流磁通补偿信号和直流偏磁补偿信号生成目标交直流磁通补偿信号，且根据目标交直流磁通补偿信号在待测电路的周围产生交直流补偿磁场，交直流补偿磁场、直流偏置磁场及交流磁场相互叠加，叠加后的第二叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零，从而消除了激磁模块产生的磁场干扰，且实现了对交流电流和直流电流的精准检测，提高了传感器的电流检测精度，降低了传感器的生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种电流传感器的多磁通平衡控制电路的模块结构图；

图2是本发明实施例提供的一种电流传感器的多磁通平衡控制电路的电路结构图；

图3是本发明另一实施例提供的一种电流传感器的多磁通平衡控制电路的电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，是本发明实施例提供的一种电流传感器的多磁通平衡控制电路的模块结构图。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，一种电流传感器100的多磁通平衡控制电路1，与电流传感器100中的激磁模块2连接，用于平衡激磁模块2产生的干扰磁场，并实现对待测电路中待测电流Id中的直流电流成分和交流电流成分的检测。

其中，Nd用于示意承载待测电流Id的导线对应的绕组，待测电流Id流经导线时，在导线上所产生的磁动势为Id×Wd。其中，Wd为导线对应的绕组的匝数，通常取Wd为1匝。

具体的，激磁模块2包括激磁振荡器21、与激磁振荡器21连接的激磁单元22以及与激磁单元22连接的直流偏磁检测单元23。激磁振荡器21向激磁单元22输出预设频率的交变电压信号，以激励激磁单元22产生目标激励磁场，目标激励磁场用于对待测电路中的待测电流Id产生的直流偏置磁场进行检测，并通过直流偏磁检测单元22输出与直流偏置磁场对应的直流偏磁信号。

在本发明实施例中，交变电压信号可以为方波信号、正弦波信号或三角波信号等。优选的，本发明实施例中选用方波电压信号。

在本发明实施例中，激磁振荡器21输出的交变电压信号的频率可以根据实际需求进行设置，此处不做限制。

激磁单元22包括第一激磁绕组N1、第二激磁绕组N2、第一激磁铁芯T1及第二激磁铁芯T2，第一激磁绕组N1和第二激磁绕组N2分别缠绕第一激磁铁芯T1和第二激磁铁芯T2，第一激磁绕组N1的异名端与第二激磁绕组N2的同名端共接于激磁振荡器21的输出端。激磁振荡器21同时向第一激磁绕组N1和第二激磁绕组N2输出预设频率的交变电压信号，第一激磁绕组N1上的电压与第二激磁绕组N2上的电压信号大小相等，方向相反。第一激磁绕组N1和第二激磁绕组N2在交变电压信号的激励下，分别产生目标激励磁场和平衡激励磁场，理论上，目标激励磁场与平衡激励磁场的大小相等，方向相反，平衡激励磁场与目标激励磁场进行叠加，以抵消目标激励磁场在与其磁感线垂直的平面的磁通量，使得激磁单元22对外的磁通量为零。然而，实际应用中，由于第一激磁绕组N1和第二激磁绕组N2的阻抗不可能完全等，且第一激磁铁芯T1和第二激磁铁芯T2也不可能完全相同，因此，第二激磁绕组N2所产生的平衡激励磁场和第一激磁绕组N1所产生的目标激励磁场的大小不可能完全相等，那么，激磁单元22对外的磁通量不可能为零，即激磁单元22对外存在干扰磁场。当目标激励磁场的场强大于平衡激励磁场的场强时，干扰磁场的方向与目标激励磁场的方向相同；当目标激励磁场的场强小于平衡激励磁场的场强时，干扰磁场的方向与平衡激励磁场的方向相同。

直流偏磁检测单元23可以为直流偏磁检测电阻R1，直流偏磁检测电阻R1的第一端与第一激磁绕组N1的同名端连接，直流偏磁检测电阻R1的第二端接地，直流偏磁检测电阻R1通过其第一端输出直流偏磁信号。第一激磁铁芯T1和第二激磁铁芯T2均为软磁铁芯，当通过激磁振荡器21向第一激磁绕组N1输出预设频率的交变电压信号使软磁铁芯进入饱和状态时，软磁铁芯的交变磁通产生了高次谐波。当待测电流Id为零时，在交变电压信号的一个周期内，直流偏磁检测电阻R1上的平均电压为零；当待测电流Id不为零时，第一激磁绕组N1会对待测电流Id产生的直流偏置磁场进行检测，进而使得在交变电压信号的一个周期内，直流偏磁检测电阻R1的平均电压不为零，直流偏磁检测电阻R1上所检测到的直流偏磁信号(电压信号)的大小和方向反映了待测电流Id产生的直流偏置磁场的大小和方向，进而反应了待测电流Id的大小和方向。

多磁通平衡控制电路1包括激励磁通平衡模块11和交直流磁通平衡模块12。交直流磁通平衡模块12与直流偏磁检测单元23连接。

激励磁通平衡模块12对激磁单元22产生的干扰磁场进行检测，并根据检测到的第一检测信号(电压信号)生成激磁补偿信号，且根据激磁补偿信号在激磁模块22的周围产生激磁补偿磁场，激磁补偿磁场与干扰磁场相互叠加，叠加后的第一叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零，即由激磁模块2和激励磁通平衡模块11构成的激磁***对外呈现的磁通量为零。从而消除了激磁单元22产生的磁场干扰，且能够防止外部磁场对激磁单元的干扰，提高了电流传感器的检测精度。

交直流磁通平衡模块12对待测电流Id产生的交流磁场进行检测，并根据检测到的交流磁通信号生成交流磁通补偿信号；交直流磁通平衡模块12还根据直流偏磁检测单元23输出的直流偏磁信号生成直流偏磁补偿信号，并根据交流磁通补偿信号和直流偏磁补偿信号生成目标交直流磁通补偿信号，且根据目标交直流磁通补偿信号在待测电路的周围产生交直流补偿磁场，交直流补偿磁场、直流偏置磁场及交流磁场相互叠加，叠加后的第二叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零，进而实现了对待测电路Id中的直流电流成分和交流电流成分的检测，提高了传感器的电流检测精度，且使传感器实现了宽频带电流检测。

具体的，交流磁通平衡模块12将交流磁通补偿信号和直流偏磁补偿信号进行叠加，得到目标交直流磁通补偿信号。

参见图2，是本发明实施例提供的一种电流传感器的多磁通平衡控制电路的电路结构图。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图2所示，激励磁通平衡模块11包括激磁检测绕组N5、第一信号处理单元110、激磁补偿绕组N3及激磁补偿铁芯T3。

激磁检测绕组N5的异名端接地，激磁检测绕组N5的同名端与第一信号处理单元110的输入端连接，第一信号处理单元110的输出端与激磁补偿绕组N3的同名端连接，激磁补偿绕组N3的异名端接地，激磁补偿绕组N3缠绕激磁补偿铁芯T3，激磁检测绕组N5同时缠绕激磁补偿铁芯T3和激磁单元22中的激磁铁芯。即激磁检测绕组N5同时缠绕激磁补偿铁芯T3、第一激磁铁芯T1及第二激磁铁芯T2。

激磁检测绕组N5对激磁单元22产生的干扰磁场进行检测，并输出第一检测信号；第一信号处理单元110对第一检测信号进行处理并输出激磁补偿信号；激磁补偿绕组N3在激磁补偿信号的激励下产生激磁补偿磁场，激磁补偿磁场与干扰磁场相互叠加，叠加后的第一叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零。即激磁补偿绕组N3所产生的激磁补偿磁场对应的磁动势I₃×W₃与激磁单元22产生的干扰磁场对应的磁动势(I₁×W₁+I₂×W₂)的大小相等，方向相反，即-I₃×W₃＝I₁×W₁+I₂×W₂，整个激磁模块2和激励磁通平衡模块11构成的激磁***对外呈现零磁通，从而避免了激磁单元22对激磁检测绕组N5和交流磁通平衡模块1产生的磁场干扰，提高了传感器的电流检测精度。

其中，I₁、I₂及I₃分别为第一激磁绕组N1、第二激磁绕组N2及激磁补偿绕组N3上的电流，W₁、W₂及W₃分别为第一激磁绕组N1、第二激磁绕组N2及激磁补偿绕组N3的匝数。

交直流磁通平衡模块12包括直流偏磁信号处理单元120、交流磁通检测单元121、交直流磁通补偿单元122及电流检测单元123。

直流偏磁信号处理单元120的输入端与直流偏磁检测单元22连接，直流偏磁信号处理单元120的输出端与交直流磁通补偿单元122的第一输入端连接，交流磁通检测单元121的输出端与交直流磁通补偿单元122的第二输入端连接，交直流磁通补偿单元122的输出端与电流检测单元123连接。

直流偏磁信号处理单元120对直流偏磁检测单元22输出的直流偏磁信号进行处理，并输出直流偏磁补偿信号；交流偏侧检测单元121对待测电流Id产生的交流磁场进行检测，并根据检测到的交流磁通信号输出交流磁通补偿信号；交直流磁通补偿单元122根据交流磁通补偿信号和直流偏磁补偿信号生成目标交直流磁通补偿信号，且根据目标交直流磁通补偿信号在待测电路的周围产生交直流补偿磁场，交直流补偿磁场、直流偏置磁场及交流磁场相互叠加，叠加后的第二叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零。

具体的，交直流磁通补偿单元122将交流磁通补偿信号和直流偏磁补偿信号进行叠加，得到目标交直流磁通补偿信号。

参见图3，是本发明另一实施例提供的一种电流传感器的多磁通平衡控制电路的电路结构图。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

作为本发明一实施例，第一信号处理单元110包括第一电压处理单元1101和第一信号放大单元1102，第一电压处理单元1101的输入端为第一信号处理单元110的输入端，第一电压处理单元1101的输出端与第一信号放大单元1102的输入端连接，第一信号放大单元1102的输出端为第一信号处理单元110的输出端。

具体的，第一电压处理单元1101对激磁检测绕组N5检测到的第一检测信号进行整流滤波等处理得到第一电压信号，第一信号放大单元1102对第一电压信号进行放大处理得到激磁补偿信号。

在实际应用中，第一电压处理单元1101可以为整流滤波电路；第一信号放大单元1102可以为放大器，具体可以为比例积分放大器，比例积分放大器的同相输入端为第一信号放大单元1102的输入端，比例积分放大器的反相输入端接地，比例积分放大器的输出端为第一信号放大单元的输出端。

作为本发明一实施例，交流磁通检测单元121包括交流磁通检测绕组N4、交流磁通检测铁芯T4及交流磁通信号处理单元1210。

交流磁通检测绕组N4的异名端接地，交流磁通检测绕组N4的同名端与交流磁通信号处理单元1210的输入端连接，交流磁通信号处理单元1210的输出端为交流磁通检测单元121的输出端，交流磁通检测绕组N4缠绕交流磁通检测铁芯T4。

交流磁通检测绕组N4对待测电流Id产生的交流磁场进行检测，并输出交流磁通信号；交流磁通信号处理单元1210对交流磁通信号进行处理，并输出交流磁通补偿信号。

作为本发明一实施例，交流磁通信号处理单元1210包括第二电压处理单元1211和第二信号放大单元1212。

第二电压处理单元1211的输入端为交流磁通信号处理单元1210的输入端，第二电压处理单元1211的输出端与第二信号放大单元1212的输入端连接，第二信号放大单元1212的输出端为交流磁通信号处理单元1210的输出端。

第二电压处理单元1211对交流磁通检测绕组N4检测到的交流磁通信号进行整流滤波等处理并输出第二电压信号，第二信号放大单元1212对第二电压信号进行放大处理并输出交流磁通补偿信号至交直流磁通补偿单元122。

在实际应用中，第二电压处理单元1211可以为整流滤波电路，第二信号放大单元1212可以为放大器，具体可以为比例积分放大器。

作为本发明一实施例，直流偏磁信号处理单元120包括第三电压处理单元1201和第三信号放大单元1202。

第三电压处理单元1201的输入端为直流偏磁信号处理单元120的输入端，第三电压处理单元1201的输出端与第三信号放大单元1202的输入端连接，第三信号放大单元1202的输出端为直流偏磁信号处理单元120的输出端。

第三电压处理单元1201对直流偏磁检测单元22输出的直流偏磁信号进行整流滤波等处理并输出第三电压信号，第三信号放大单元1202对第三电压信号进行放大处理并输出直流偏磁补偿信号至交直流磁通补偿单元122。

在实际应用中，第三电压处理单元1201可以为整流滤波电路，第三信号放大单元1202可以为放大器，具体可以为比例积分放大器。

作为本发明一实施例，电流检测单元123为电流检测电阻RL；电流检测电阻RL的第一端与交直流磁通补偿单元122的输出端连接，电流检测电阻RL的第二端接地。

作为本发明一实施例，交直流磁通补偿单元122包括功率放大单元1221和比例补偿绕组N6。

功率放大单元1221的第一输入端和第二输入端分别为交直流磁通补偿单元122的第一输入端和第二输入端，功率放大单元1221的输出端与比例补偿绕组N6的同名端连接，比例补偿绕组N6的异名端为交直流磁通补偿单元122的输出端。比例补偿绕组N6同时缠绕第一激磁绕组N1、第二激磁绕组N2、激磁补偿绕组N3及交流磁通检测绕组N4。

功率放大单元1221对接收到的交流磁通补偿信号和直流偏磁补偿信号进行叠加，并生成目标交直流磁通补偿信号；比例补偿绕组N6在目标交直流磁通补偿信号的激励下产生交直流补偿磁场，交直流补偿磁场、直流偏置磁场及交流磁场相互叠加，叠加后的第二叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零。即流经比例补偿绕组N6的电流I6在比例补偿绕组N6上产生的磁动势I₆×W₆与流经导线的待测电流Id在导线对应的绕组Nd上产生的磁动势Id×Wd大小相等，方向相反，即-I₆×W₆＝Id×Wd。其中，W₆和Wd分别为比例补偿绕组N6和导线对应的绕组Nd的匝数。由于导线对应的绕组Nd的匝数为1，比例补偿绕组N6为已知的，通过测量电流检测电阻RL两端的电压，即可获知流经比例补偿绕组N6的电流I6，进而可以根据公式-I₆×W₆＝Id×Wd计算得到待测电流Id的大小，实现了对待测电流的高精度检测。

在实际应用中，功率放大单元1221可以为功率放大器，功率放大器的同相输入端和反相输入端分别为功率放大单元1221的第一输入端和第二输入端。

具体的，在本发明实施例中，直流偏磁检测单元23、第三电压处理单元1201、第三信号放大单元1202、功率放大单元1221及比例补偿绕组N6构成直流偏磁补偿电路，用于对待测电流Id中的直流电流产生的直流偏置磁场进行补偿，进而实现对待测电流Id中的直流电流成分的检测。交流磁通检测绕组N4、第二电压处理单元1211、第二信号放大单元1212、功率放大单元1221及比例补偿绕组N6构成交流磁通补偿电路，用于对待测电流Id中的交流电流产生的交流磁场进行补偿，进而实现对待测电流Id中的交流成分的检测。

当待测电流Id不为零时，直流偏磁检测单元23根据第一激磁绕组N1检测到的直流偏置磁场输出直流偏磁信号，第三电压处理单元1201对直流偏磁信号进行处理后输出第三电压信号，第三信号放大单元1202对第三电压信号进行放大处理并输出直流偏磁补偿信号至功率放大单元1221，功率放大单元1221根据直流偏磁补偿信号输出目标补偿电流I6，从而使流经比例补偿绕组N6的电流I6在比例补偿绕组N6上产生的磁动势I₆×W₆与流经导线的待测电流Id在导线对应的绕组Nd上产生的磁动势Id×Wd完全平衡。待测电流Id越大，功率放大单元1221输出的目标补偿电流I6就越大，待测电流Id越小，功率放大单元1221输出的目标补偿电流I6就越小。实际上，由于功率放大单元1221的增益有限，且存在零点漂移，因此，流经比例补偿绕组N6的电流I6在比例补偿绕组N6上产生的磁动势I₆×W₆与流经导线的待测电流Id在导线对应的绕组Nd上产生的磁动势Id×Wd不可能完全平衡，为了维持两者之间的平衡，需形成一个负反馈***，而交流磁通补偿电路可以实现该目的，比例补偿绕组N6上的磁动势和导线绕组Nd上的磁动势只要不平衡，便会在交流磁通检测绕组N4上形成检测电压，该检测电压经第二信号处理单元1210处理后，输入功率放大单元1221，从而使得功率放大单元1221输出的目标补偿电流I6产生变化，进而使得电流I6在比例补偿绕组N6上产生的磁动势I₆×W₆与流经导线的待测电流Id在导线对应的绕组Nd上产生的磁动势Id×Wd达到平衡状态。当电流I6在比例补偿绕组N6上产生的磁动势I₆×W₆与流经导线的待测电流Id在导线对应的绕组Nd上产生的磁动势Id×Wd达到平衡状态后，交流磁通检测绕组N4上检测到的交流磁通信号和直流偏磁检测电阻R1检测到的直流偏磁信号均为零，从而使得传感器对外实现零磁通。

本发明实施例还提供了一种电流传感器100，包括激磁模块2，还包括上述实施例中的多磁通平衡控制电路1。

需要说明的是，本实施例中的电流传感器100所包含的多磁通平衡控制电路1的结构和工作原理与上述实施例中的多磁通平衡控制电路1的结构和工作原理完全相同，本实施例中的电流传感器100的工作原理具体可参考上述实施例中的相关描述，此处不再赘述。

本发明实施例通过在电流传感器中采用包括激励磁通平衡模块和交直流磁通平衡模块的多磁通平衡控制电路，由激励磁通平衡模块对激磁单元产生的干扰磁场进行检测，并根据检测到的第一检测信号生成激磁补偿信号，且根据激磁补偿信号在激磁模块的周围产生激磁补偿磁场，激磁补偿磁场与干扰磁场相互叠加，叠加后的第一叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零；交直流磁通平衡模块对待测电流产生的交流磁场进行检测，并根据检测到的交流磁通信号生成交流磁通补偿信号；交直流磁通平衡模块还根据直流偏磁信号生成直流偏磁补偿信号，并根据交流磁通补偿信号和直流偏磁补偿信号生成目标交直流磁通补偿信号，且根据目标交直流磁通补偿信号在待测电路的周围产生交直流补偿磁场，交直流补偿磁场、直流偏置磁场及交流磁场相互叠加，叠加后的第二叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零，从而消除了激磁模块产生的磁场干扰，且实现了对交流电流和直流电流的精准检测，提高了传感器的电流检测精度，降低了传感器的生产成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电流传感器的多磁通平衡控制电路，与所述电流传感器的激磁模块连接；所述激磁模块包括激磁振荡器、与所述激磁振荡器连接的激磁单元以及与所述激磁单元连接的直流偏磁检测单元；所述激磁振荡器向所述激磁单元输出预设频率的交变电压信号，以激励所述激磁单元产生目标激励磁场，所述目标激励磁场用于对待测电路中的待测电流产生的直流偏置磁场进行检测，并通过所述直流偏磁检测单元输出与所述直流偏置磁场对应的直流偏磁信号；其特征在于，所述多磁通平衡控制电路包括激励磁通平衡模块和交直流磁通平衡模块；所述交直流磁通平衡模块与所述直流偏磁检测单元连接；

所述激励磁通平衡模块对所述激磁单元产生的干扰磁场进行检测，并根据检测到的第一检测信号生成激磁补偿信号，且根据所述激磁补偿信号在所述激磁模块的周围产生激磁补偿磁场，所述激磁补偿磁场与所述干扰磁场相互叠加，叠加后的第一叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零；

所述交直流磁通平衡模块对所述待测电流产生的交流磁场进行检测，并根据检测到的交流磁通信号生成交流磁通补偿信号；所述交直流磁通平衡模块还根据所述直流偏磁信号生成直流偏磁补偿信号，并根据所述交流磁通补偿信号和所述直流偏磁补偿信号生成目标交直流磁场补偿信号，且根据所述目标交直流磁场补偿信号在所述待测电路的周围产生交直流补偿磁场，所述交直流补偿磁场、所述直流偏置磁场及所述交流磁场相互叠加，叠加后的第二叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零。

2.如权利要求1所述的电流传感器的多磁通平衡控制电路，其特征在于，所述激励磁通平衡模块包括激磁检测绕组、第一信号处理单元、激磁补偿绕组及激磁补偿铁芯；

所述激磁检测绕组的异名端接地，所述激磁检测绕组的同名端与所述第一信号处理单元的输入端连接，所述第一信号处理单元的输出端与所述激磁补偿绕组的同名端连接，所述激磁补偿绕组的异名端接地，所述激磁补偿绕组缠绕所述激磁补偿铁芯，所述激磁检测绕组同时缠绕所述激磁补偿铁芯和所述激磁单元中的激磁铁芯；

所述激磁检测绕组对所述激磁单元产生的干扰磁场进行检测，并输出第一检测信号；所述第一信号处理单元对所述第一检测信号进行处理并输出激磁补偿信号；所述激磁补偿绕组在所述激磁补偿信号的激励下产生激磁补偿磁场，所述激磁补偿磁场与所述干扰磁场相互叠加，叠加后的第一叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零。

3.如权利要求2所述的电流传感器的多磁通平衡控制电路，其特征在于，所述第一信号处理单元包括第一电压处理单元和第一信号放大单元，所述第一电压处理单元的输入端为所述第一信号处理单元的输入端，所述第一电压处理单元的输出端与所述第一信号放大单元的输入端连接，所述第一信号放大单元的输出端为所述第一信号处理单元的输出端。

4.如权利要求1所述的电流传感器的多磁通平衡控制电路，其特征在于，所述交直流磁通平衡模块包括直流偏磁信号处理单元、交流磁通检测单元、交直流磁通补偿单元及电流检测单元；

所述直流偏磁信号处理单元的输入端与所述直流偏磁检测单元连接，所述直流偏磁信号处理单元的输出端与所述交直流磁通补偿单元的第一输入端连接，所述交流磁通检测单元的输出端与所述交直流磁通补偿单元的第二输入端连接，所述交直流磁通补偿单元的输出端与所述电流检测单元连接；

所述直流偏磁信号处理单元对所述直流偏磁检测单元输出的直流偏磁信号进行处理，并输出直流偏磁补偿信号；所述交流磁通检测单元对所述待测电流产生的交流磁场进行检测，并根据检测到的交流磁通信号输出交流磁通补偿信号；所述交直流磁通补偿单元根据所述交流磁通补偿信号和所述直流偏磁补偿信号生成目标交直流磁通补偿信号，且根据所述目标交直流磁通补偿信号在所述待测电路的周围产生交直流补偿磁场，所述交直流补偿磁场、所述直流偏置磁场及所述交流磁场相互叠加，叠加后的第二叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零。

5.如权利要求4所述的电流传感器的多磁通平衡控制电路，其特征在于，所述交流磁通检测单元包括交流磁通检测绕组、交流磁通检测铁芯及交流磁通信号处理单元；

所述交流磁通检测绕组的异名端接地，所述交流磁通检测绕组的同名端与所述交流磁通信号处理单元的输入端连接，所述交流磁通信号处理单元的输出端为所述交流磁通检测单元的输出端，所述交流磁通检测绕组缠绕所述交流磁通检测铁芯；

所述交流磁通检测绕组对所述待测电流产生的交流磁场进行检测，并输出交流磁通信号；所述交流磁通信号处理单元对所述交流磁通信号进行处理，并输出交流磁通补偿信号。

6.如权利要求5所述的电流传感器的多磁通平衡控制电路，其特征在于，所述交流磁通信号处理单元包括第二电压处理单元和第二信号放大单元；

所述第二电压处理单元的输入端为所述交流磁通信号处理单元的输入端，所述第二电压处理单元的输出端与所述第二信号放大单元的输入端连接，所述第二信号放大单元的输出端为所述交流磁通信号处理单元的输出端。

7.如权利要求4所述的电流传感器的多磁通平衡控制电路，其特征在于，所述直流偏磁信号处理单元包括第三电压处理单元和第三信号放大单元；

所述第三电压处理单元的输入端为所述直流偏磁信号处理单元的输入端，所述第三电压处理单元的输出端与所述第三信号放大单元的输入端连接，所述第三信号放大单元的输出端为所述直流偏磁信号处理单元的输出端。

8.如权利要求4所述的电流传感器的多磁通平衡控制电路，其特征在于，所述交直流磁通补偿单元包括功率放大单元和比例补偿绕组；

所述功率放大单元的第一输入端和第二输入端分别为所述交直流磁通补偿单元的第一输入端和第二输入端，所述功率放大单元的输出端与所述比例补偿绕组的同名端连接，所述比例补偿绕组的异名端为所述交直流磁通补偿单元的输出端；

所述功率放大单元对接收到的交流磁通补偿信号和直流偏磁补偿信号进行叠加，并生成目标交直流磁通补偿信号；所述比例补偿绕组在所述目标交直流磁通补偿信号的激励下产生交直流补偿磁场，所述交直流补偿磁场、所述直流偏置磁场及所述交流磁场相互叠加，叠加后的第二叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零。

9.如权利要求4所述的电流传感器的多磁通平衡控制电路，其特征在于，所述电流检测单元为电流检测电阻；所述电流检测电阻的第一端与所述交直流磁通补偿单元的输出端连接，所述电流检测电阻的第二端接地。

10.一种电流传感器，包括激磁模块，其特征在于，所述电流传感器还包括如权利要求1至9任一项所述的多磁通平衡控制电路。